高校物理「熱力学」シリンダー内の気体の膨張�@

高校物理「熱力学」シリンダー内の気体の膨張�@

◆問題

断面積が０．０１０ｍ²の円筒形のシリンダーを鉛直に立てて、なめらかに動くピストンを用いて気体を密封する。このピストンの上にある質量のおもりを載せたとき、ピストンは底から０．２０ｍの位置で静止し、シリンダー内の気体の圧力は２．０×１０⁵Ｐａ，温度は２７℃だった。
さらに、この状態で、外から気体を熱したところ、温度は８７℃になった。

(1) ピストンは何ｍ上昇するか求めよ。


↓解答解説はお知らせの下↓


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◆解説

まず気体の状態が変化する設定なので、(ボイル・)シャルルの法則が使えるのではないか？と考えます。

つまり、ＰＶ／Ｔは一定です。

そして、「なめらかに動くピストン」ということは、摩擦力はゼロとみなしてよい。と考えられます。
また、ピストンが動いても、おもり(＋ピストン)の質量は変わらないので、シリンダー内の気体の圧力は変わらない。ということができます。

Ｐは変化しないのでＰを消去して、「Ｖ／Ｔが一定」と考えて、等式を作りましょう。
ｘｍ上昇するとすると、

(０．０１０×０．２０)／(２７＋２７３)＝{０．０１０×(０．２０＋ｘ)}／(８７＋２７３)

あとは普通に解いていきます。

０．００２／３００＝０．０１０(０．２０＋ｘ)／３６０
　３(０．２０＋ｘ)＝０．７２
　　　０．６＋３ｘ＝０．７２
　　　　　　　３ｘ＝０．１２
　　　　　　　　ｘ＝０．０４

有効数字を２ケタとすれば、４．０×１０^-2


次の問題→気体が外部にした仕事


◆関連項目
熱力学まとめ


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日本史「開国と幕末の動乱」開港とその影響�B

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◆問題

空欄に適語を入れてください。

1859年から横浜(神奈川)・長崎・(�@)で貿易が始まった。日本からは、(�A)・茶・蚕卵紙・海産物などが輸出され、毛織物・綿織物・鉄砲・艦船などが輸入された。アメリカで南北戦争がおきたこともあり、(�B)との取引が一番多かった。

貿易は大幅な輸出超過となり、物価が上昇した。輸出品の中心となった(�A)の生産は拡大したが、機械で生産された安価な綿織物の大量輸入により、農村の手紡や綿織物業は圧迫された。


解答はこのページ下


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◆解答

�@函館、�A生糸、�Bイギリス

1859年から横浜(神奈川)・長崎・函館で貿易が始まった。日本からは、生糸・茶・蚕卵紙・海産物などが輸出され、毛織物・綿織物・鉄砲・艦船などが輸入された。アメリカで南北戦争がおきたこともあり、イギリスとの取引が一番多かった。

貿易は大幅な輸出超過となり、物価が上昇した。輸出品の中心となった生糸の生産は拡大したが、機械で生産された安価な綿織物の大量輸入により、農村の手紡や綿織物業は圧迫された。


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近代・現代まとめ
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